1. 探秘牛肝菌与玫瑰红菇共生关系:打破寄生假说,解锁森林真菌奥秘

《BMC Microbiology》:Unravelling the complex relationship between Suillus bovinus and Gomphidius roseus through investigation of their sporocarps in Pinus massoniana forests

【字体: 时间:2025年03月27日 来源:BMC Microbiology 4

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  2. 为探究牛肝菌(Suillus bovinus)和玫瑰红菇(Gomphidius roseus)的关系,贵州大学研究人员通过形态、微生物组、代谢组分析及物候调查开展研究。结果发现二者并非寄生关系,这为理解外生菌根(ECM)真菌共生机制提供依据。

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  5.
在神秘的森林生态系统中,树木与土壤真菌形成的外生菌根(Ectomycorrhizal,ECM)共生关系至关重要。它不仅参与养分循环和碳固存,维持森林生态系统的可持续性,而且一些 ECM 真菌产生的可食用子实体,还具有极高的美食价值和经济意义。牛肝菌(Suillus bovinus)和玫瑰红菇(Gomphidius roseus)就是两种备受关注的可食用 ECM 真菌,它们常共同出现,然而二者之间的具体关系却迷雾重重。
此前,有研究基于有限的证据推测玫瑰红菇可能寄生于牛肝菌或宿主植物,但这一假设缺乏充分验证。若玫瑰红菇真的是寄生虫,那么它很可能会对牛肝菌子实体的产量以及宿主植物的生长产生负面影响。而且,鉴于二者紧密的关系,它们子实体的微生物组和代谢组是否存在相似性也有待探究。此外,马尾松(Pinus massoniana)作为南方常见的 ECM 宿主,牛肝菌和玫瑰红菇与之的共生关系也需要进一步明确,这对于维持森林健康和发展菌根造林学十分关键。

为了解开这些谜团,贵州大学的研究人员开展了一系列研究。研究结果发表在《BMC Microbiology》杂志上,为揭示牛肝菌、玫瑰红菇和马尾松之间的复杂共生关系提供了重要线索。

研究人员采用了多种技术方法来深入探究这一问题。在样本采集方面,他们在贵州孟关国有林场的马尾松林进行采样,这片林子土壤的理化性质适宜研究。采集新鲜的牛肝菌和玫瑰红菇子实体、与之相关的外生菌根及根际土壤。之后,利用形态学分析,借助显微镜观察子实体和外生菌根的宏观和微观特征;通过微生物多样性分析,提取样本 DNA,扩增特定基因区域并测序,研究其中微生物群落;运用代谢组分析,对牛肝菌、玫瑰红菇和黄粘盖牛肝菌(Suillus luteus)子实体进行处理,经液相色谱 - 质谱联用(LC - MS)分析代谢物,全面研究三者的关系。

研究结果如下:

  • 形态特征差异:研究发现玫瑰红菇子实体总是与牛肝菌子实体伴生,但牛肝菌子实体单独出现的情况更多。玫瑰红菇子实体有独特的颜色变化和形态特征,牛肝菌则呈群生状态,二者在菌盖、菌柄、菌褶和孢子等方面都存在明显差异。在与子实体相关的外生菌根方面,牛肝菌的外生菌根呈珊瑚状,属于长距离探索类型;玫瑰红菇的外生菌根则是不规则二叉分支状,为接触探索类型,且玫瑰红菇外生菌根的菌套中存在类似孢子和吸器的结构,而牛肝菌的外生菌根中没有。
  • 微生物群落组成不同:在对样本真菌群落分析后发现,牛肝菌和玫瑰红菇子实体样本主要由各自的菌丝组成,但也含有少量对方菌丝。不同样本类型的真菌群落存在差异,外生菌根样本和根际土壤样本的真菌种类更为多样。细菌群落分析结果显示,不同样本类型的优势细菌种类不同,牛肝菌子实体样本主要由皮氏罗尔斯顿菌(Ralstonia pickettii)和粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)主导,玫瑰红菇子实体样本则主要由斯瓦尔巴德詹氏菌(Janthinobacterium svalbardensis)和玫瑰新鞘氨醇菌(Novosphingobium rosa)主导。
  • 代谢组特征有别:通过代谢组分析,研究人员共检测到 683 种代谢物,其中 574 种在三种真菌中都存在。主成分分析表明,牛肝菌和黄粘盖牛肝菌的代谢谱更为相似,与玫瑰红菇差异较大。对比牛肝菌和玫瑰红菇子实体的代谢物,发现了 306 种差异积累代谢物(Differentially accumulated metabolites,DAMs),这些 DAMs 主要涉及脂质、氨基酸及其衍生物、酚酸和有机酸等,KEGG 注释显示玫瑰红菇子实体中的 DAMs 主要参与代谢途径。
  • 物候规律不同:通过对不同年龄马尾松林的逐月调查,研究人员发现牛肝菌子实体在 1 - 5 年到 30 年以上的林分中均有出现,而玫瑰红菇子实体主要出现在 10 年以上的林分中。玫瑰红菇的出菇季节在牛肝菌出菇季节内,且持续时间更短。同时,玫瑰红菇子实体的出现对牛肝菌子实体的生长和马尾松的生长影响不显著。

综合上述研究结果,研究人员认为玫瑰红菇与宿主马尾松形成外生菌根可能依赖于牛肝菌与马尾松形成的外生菌根,但玫瑰红菇并非寄生于牛肝菌,二者更可能是一种偏利共生关系,即玫瑰红菇从牛肝菌处受益,却不影响牛肝菌。这一研究成果打破了以往认为玫瑰红菇是寄生虫的假说,为深入理解 ECM 真菌之间的共生机制提供了重要依据。它有助于推动森林生态系统中真菌共生关系的研究,为菌根造林学提供理论支持,在森林资源保护和利用方面具有重要意义。不过,目前对二者的相互作用仍有许多未知,未来还需在纯培养条件下进一步探究它们的关系,以及对马尾松生长和共生过程的影响,代谢组分析揭示的两种食用菌营养和风味差异,也为食品开发提供了新的研究方向。

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